化学3.2 镁、铝及其重要化合物 新人教版 .ppt

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1、第第2 2节镁、铝及其重要化合物节镁、铝及其重要化合物考纲要求:1.了解镁、铝单质及其重要化合物的制备方法。2.掌握镁、铝单质及其重要化合物主要性质及其应用。-3-基础梳理考点突破镁单质及其重要化合物的性质及海水提镁1.镁的原子结构和存在镁位于元素周期表,原子结构示意图为,镁性质活泼,在自然界中的镁全部以态存在。第3周期第A族化合-4-基础梳理考点突破2.镁单质的性质(1)物理性质:镁是具有金属光泽的固体,密度、硬度均较小,熔点较低,有良好的导电、传热和延展性。(2)化学性质:与非金属反应,如与N2、Cl2、O2的反应:、。与CO2反应:。与H2O反应:Mg+2H2OMg(OH)2+H2。与H

2、+反应:。银白色-5-基础梳理考点突破3.镁的重要化合物 MgO+2H+=Mg2+H2OMg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O-6-基础梳理考点突破写出上述反应的离子方程式:反应:;反应:。特别提醒(1)由MgCl26H2O到无水MgCl2,必须在HCl气流中加热,以防MgCl2水解。(2)因镁在高温下能与O2、N2、CO2等气体发生反应,故工业电解MgCl2得到的镁,应在H2氛围中冷却。MgCl2MgCl26H2OMgCl2Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O-7-基础梳理考点突破5.镁及其化合物用途镁应用于生产合金,冶金工业上用作还原剂和脱氧剂。MgO熔点很高,可作材料。耐火-8-基

3、础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)点燃的镁条能够在空气中剧烈燃烧,将点燃的镁条插入CO2气体中,镁条停止燃烧()(2)镁条在空气中燃烧得到的灰白色物质为纯净物()(3)在镁条参加的化学反应中,镁均作还原剂()(4)从海水中提取镁所涉及的化学反应全都是氧化还原反应()(5)将氯化镁晶体(MgCl26H2O)直接加热可制得无水氯化镁()-9-基础梳理考点突破镁及其化合物的转化关系-10-基础梳理考点突破例1某同学通过系列实验探究Mg及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是()A.将水加入浓硫酸中得到稀硫酸,置镁片于其中探讨Mg的活泼性B.将NaOH溶液

4、缓慢滴入MgSO4溶液中,观察Mg(OH)2沉淀的生成C.将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤,洗涤并收集沉淀D.将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中,加足量稀盐酸,加热蒸干得无水MgCl2固体 答案解析解析关闭浓硫酸溶于水放热,且密度大于水,因此稀释浓硫酸时应将浓硫酸加到水中,而不能将水加入浓硫酸中,A项错误;将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中,镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀,B项正确;将浊液加入过滤器中应该用玻璃棒引流,C项错误;将Mg(OH)2沉淀转入蒸发皿中,加足量稀盐酸,生成氯化镁。由于氯化镁水解生成氢氧化镁和氯化氢,因水解吸热,且氯化氢易挥发,所以加热时促进镁

5、离子水解,蒸干得不到无水MgCl2固体,可得到氢氧化镁固体,D项错误。答案解析关闭B-11-基础梳理考点突破易错警示Mg3N2能与水剧烈反应生成Mg(OH)2沉淀,放出氨气,所以只能在干态下制取。-12-基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练1.下列叙述正确的是()A.镁制容器可盛装热的浓硫酸B.镁的金属性比铝的金属性强C.氢氧化镁能溶于过量氨水D.镁在空气中燃烧生成纯净的MgOB解析:镁能与热的浓硫酸发生反应;氢氧化镁不能溶于氨水;镁在空气中燃烧可生成固体有MgO、Mg3N2和C。-13-基础梳理考点突破2.综合利用海水可以制备金属镁,其流程如图所示:(1)若在空气中加热MgCl26H2O,生成的

6、是Mg(OH)Cl或MgO,写出相应反应的化学方程式:。用电解法制取金属镁时,需要无水氯化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl26H2O时,能得到无水MgCl2,其原因是。(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去?写出实验步骤:。-14-基础梳理考点突破(3)实验室里将粗盐制成精盐的过程中,在溶解、过滤、蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒,分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的。溶解时:;过滤时:;蒸发时:。-15-基础梳理考点突破(2)加入MgCl2溶液或Mg(NO3)2溶液,充分搅拌、过滤,沉淀用蒸馏水洗涤(3)搅拌,加速溶解引流,使浊液沿玻璃棒注入漏斗,防止外洒搅拌,防止

7、因局部过热使液滴或晶体飞溅-16-基础梳理考点突破解析:(1)根据Cl、H、O三种元素守恒可知,在空气中加热MgCl26H2O,除生成Mg(OH)Cl或MgO外,还有HCl和H2O生成。(2)为防止引入新杂质,可用MgCl2溶液或Mg(NO3)2溶液将Ca(OH)2转化为Mg(OH)2,然后过滤、洗涤Mg(OH)2。(3)溶解固体时使用玻璃棒是为了加速溶质的扩散,提高溶解速率;在过滤时使用玻璃棒是为了引流液体,防止外洒;蒸发结晶过程中使用玻璃棒是为了防止因局部过热而使液滴或晶体飞溅。-17-基础梳理考点突破铝单质的性质及其制备1.铝的原子结构和存在铝的原子结构示意图为。铝位于元素周期表,自然界

8、中的铝全部以态存在。2.金属铝的物理性质铝是色、具有金属光泽的固体,硬度,具有良好的、导热性和延展性。第3周期第A族化合银白较小导电性-18-基础梳理考点突破4Al+3O2=2Al2O3-19-基础梳理考点突破离子方程式:4.铝的制备工业上利用电解熔融氧化铝的方法制备铝单质:(写化学方程式)。2Al+6H+=2Al3+3H2-20-基础梳理考点突破自主巩固自主巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)铝制餐具可长时间存放酸性或碱性食物()(2)常温下,铝与稀硝酸反应可以生成氢气()(3)铝在空气中耐腐蚀,所以铝是不活泼金属()(4)氧化铝是金属氧化物,也是碱性氧化物()(5)1molAl

9、与足量的硫酸或足量的氢氧化钠溶液反应转移电子数相同()(6)铝与少量NaOH溶液反应得到铝盐,与足量NaOH溶液反应生成偏铝酸盐()-21-基础梳理考点突破-22-基础梳理考点突破-23-基础梳理考点突破例2铝是中学阶段学习的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是。(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,产生H2的体积之比是。(3)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生H2的物质的量相

10、等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是。(4)甲、乙两烧杯中各盛有100mL3molL-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,测得生成的气体体积比为V(甲)V(乙)=12,则加入铝粉的质量为。A.5.4gB.3.6gC.2.7gD.1.8g-24-基础梳理考点突破答案:(1)11(2)13(3)31(4)A解析:(1)根据化学方程式:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,可得出Al与H2的关系式均为2Al3H2,故只要参加反应的Al的质量相等,所得H2的量必相等。(2)因为在反应中Al过量,产生的H2由H

11、Cl和NaOH的量决定。根据化学反应中的关系式:6HCl3H2、2NaOH3H2,故当HCl和NaOH的物质的量相等时,二者产生H2的体积比为13。(3)因为铝足量且产生H2的物质的量相等,根据关系式n(HCl)n(NaOH)=31,又因为两溶液体积相等,故物质的量浓度c(HCl)c(NaOH)=n(HCl)n(NaOH)=31。-25-基础梳理考点突破(4)其反应原理分别为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2。可见当参加反应的HCl和NaOH的物质的量一样多时,产生H2的体积比是13,而题设条件体积比为12,说明此时投入的铝粉对盐酸来说

12、是过量的,而对于NaOH来说是不足的。2Al+6HCl=2AlCl3+3H26mol 3mol3molL-10.1L0.15mol则Al与NaOH溶液反应生成的H2的物质的量为0.15mol2=0.3mol。2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2227g3mol5.4g 0.3mol即投入的铝粉为5.4g。-26-基础梳理考点突破易错警示(1)能与铝反应生成H2的溶液,可能是酸性溶液,也可能是碱性溶液。(2)等质量的铝与足量的酸或碱反应,生成H2的量由铝决定。(3)等物质的量的酸和碱与足量的铝反应,生成H2的量由酸和碱的量决定。-27-基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练3.下列有关

13、铝及其化合物的叙述正确的是()A.铝粉与氧化镁共热可制取金属镁B.足量铝分别与含1molHCl、1molNaOH的溶液反应,产生相同量的氢气C.工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝D.在浓硝酸中加入等体积的浓硫酸后,立即加入铝片,铝片表面发生钝化 答案解析解析关闭铝的金属性比镁弱,铝与MgO共热不能置换出Mg,A项错误;足量铝粉与含1molHCl、1molNaOH的溶液反应,分别生成0.5molH2和1.5molH2,B项错误;浓硝酸和浓硫酸混合为放热过程,混合后立即加入铝片,铝片不能发生钝化,D项错误。答案解析关闭C-28-基础梳理考点突破4.(2017河南天一大联考阶段性测试二)以氧化铝

14、作原料,利用碳热法冶炼铝的两步反应为:A.Al2O3属于两性氧化物B.两步反应中CO均是氧化产物C.Al4C3与盐酸反应可生成烃,该烃为乙烯D.生成的铝粉不能在空气中冷却 答案解析解析关闭氧化铝表现两性,属于两性氧化物,A项正确;反应中C的化合价由0价+2价生成CO,化合价升高,被氧化,CO是氧化产物,反应中Al4C3中C的化合价为-4价,反应后C的化合价升高,被氧化,CO为氧化产物,B项正确;Al4C3与盐酸反应的化学方程式为Al4C3+12HCl=4AlCl3+3CH4,C项错误;铝是活泼金属,在空气中容易被氧化成氧化铝,因此不能在空气中冷却,D项正确。答案解析关闭C-29-基础梳理考点突

15、破铝的重要化合物1.Al2O3(1)物理性质:Al2O3是高熔点的氧化物,常作为材料及冶炼_的原料。(2)化学性质(用离子方程式表示):耐火金属铝Al2O3+6H+=2Al3+3H2O-30-基础梳理考点突破2.Al(OH)3(1)物理性质:Al(OH)3是难溶于水的白色胶状沉淀,它能吸附水中的,常用于水的净化,并能色素。(2)化学性质。受热分解:化学方程式为。悬浮物吸附Al(OH)3+3H+=Al3+3H2O-31-基础梳理考点突破(3)制备(用离子方程式表示)。3.明矾净水原理明矾的化学式为,其净水原理涉及的离子方程式:。KAl(SO4)212H2OH+-32-基础梳理考点突破自主巩固自主

16、巩固判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)明矾用作净水剂不涉及化学变化()(2)氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂()(3)Al(OH)3既能与稀硫酸反应又能与NaOH溶液反应()(6)Al(OH)3胶体能凝聚水中的悬浮物,也能吸附色素()-33-基础梳理考点突破-34-基础梳理考点突破(2)鉴别物质(利用滴加试剂顺序不同,现象不同):向AlCl3溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后沉淀溶解。向NaOH溶液中滴加AlCl3溶液,开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解。-35-基础梳理考点突破例3用含少量镁粉的铝粉制取纯净的Al(OH)3,下述操作步骤中最恰当的组合是()加盐

17、酸溶解加烧碱溶液溶解过滤通入过量CO2生成Al(OH)3沉淀加入盐酸生成Al(OH)3沉淀加入过量烧碱溶液A.B.C.D.B解析:-36-基础梳理考点突破归纳总结1.含铝元素杂质的除杂方法归类利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于强碱溶液的特性,可除去许多物质中的铝杂质,如:(1)Mg(Al):加足量NaOH溶液,过滤;(2)Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液,过滤;(3)Mg(OH)2Al(OH)3:加足量NaOH溶液,过滤;(4)Mg2+(Al3+):加过量NaOH溶液,过滤,再加酸充分溶解。2.中学阶段接触到的既能与酸反应又能与碱反应的物质:金属单质:Al等;两性氧化物:A

18、l2O3等;两性氢氧化物:Al(OH)3等;弱酸的铵盐:(NH4)2CO3、CH3COONH4、(NH4)2S等;弱酸的酸式盐:NaHCO3、KHS、NaHSO3等;氨基酸等。两性物质是指既能与酸反应又能与碱反应生成盐和水的化合物,上述物质中只有Al2O3、Al(OH)3、氨基酸是两性物质。-37-基础梳理考点突破跟踪训练跟踪训练5.常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()C-38-基础梳理考点突破6.用稀硫酸、NaOH溶液和金属铝为原料制取Al(OH)3。甲、乙、丙三个学生的制备途径如下:若要得到等量的Al(OH)3,则()A.三者消耗的原料相同B.甲消耗的原料总物质的量最多C.乙

19、消耗的原料总物质的量最少D.丙消耗的原料总物质的量最多 答案解析解析关闭从各物质的物质的量关系看,假定有1mol铝,则甲消耗1.5molH2SO4和3molNaOH,乙消耗1molNaOH和0.5molH2SO4,丙中将1molAl分成两部分,0.25molAl与H2SO4反应,消耗H2SO40.375mol,0.75molAl与NaOH反应,消耗NaOH0.75mol,故甲消耗的原料最多,丙消耗的原料最少。答案解析关闭B-39-基础梳理考点突破“铝三角”转化关系及应用1.Al3+、Al(OH)3、之间的转化关系-40-基础梳理考点突破写出上述转化的离子方程式:(1);。(2)。(3)。(4)

20、。(5);。(6)。-41-基础梳理考点突破2.有关氢氧化铝沉淀的四个基本图像(1)可溶性铝盐溶液与NaOH溶液反应的图像。-42-基础梳理考点突破(2)偏铝酸盐溶液与盐酸反应的图像。-43-基础梳理考点突破自主巩固自主巩固下列图像中,纵坐标为沉淀量,横坐标为某溶液中加入的反应物的物质的量,选择合适图像对应的序号填空。-44-基础梳理考点突破(1)向AlCl3溶液中加入氨水至过量。(2)向AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量。(3)向AlCl3、MgCl2混合溶液中加入NaOH溶液至过量。(4)向澄清石灰水中通入过量CO2。(5)向含有少量盐酸的AlCl3溶液中加入过量NaOH溶液。(6)向

21、含有少量HCl的AlCl3溶液中加入过量氨水。-45-基础梳理考点突破1.从铝土矿中提取Al2O3的方法铝土矿的主要成分是Al2O3,含有的主要杂质是Fe2O3和SiO2,由于Al2O3具有两性,而杂质SiO2是酸性氧化物,Fe2O3是碱性氧化物,因而可设计出提纯氧化铝的方案如下。-46-基础梳理考点突破2.有关Al(OH)3的四个拓展图像(1)向AlCl3溶液中逐滴滴入氨水或NaAlO2溶液至过量,图像如图1所示。(2)向NaAlO2溶液中逐滴滴入AlCl3溶液或通入CO2至过量,图像如图2所示。-47-基础梳理考点突破(3)向MgCl2、AlCl3和盐酸的混合溶液(即将Mg、Al溶于过量盐

22、酸所得的溶液)中逐滴滴入NaOH溶液至过量,图像如图3所示。(4)向MgCl2、AlCl3混合溶液中先加入NaOH溶液,后加入盐酸(NaOH与HCl的物质的量浓度相等),沉淀转化的图像如图4所示。-48-基础梳理考点突破特别提醒(1)分析图像时要注意加入酸或碱的强弱。因为强酸、强碱溶液会使Al(OH)3溶解,而很弱的弱酸、弱碱溶液不能使Al(OH)3溶解。(2)强酸、强碱溶液使Al(OH)3溶解的图像中要注意加入的量和加入的顺序,因为滴加顺序不同,产生的现象可能不同。(3)若产生的沉淀有多种,则应仔细分析相关量间的关系,要特别关注沉淀是否同步生成,沉淀物是否溶于所加入的过量试剂中。-49-基础

23、梳理考点突破例4(2016河南商丘二模)铝是一种重要的金属,在生产、生活中具有许多重要的用途,如图是从铝土矿中制备铝的工艺流程:已知:铝土矿的主要成分是Al2O3,此外还含有少量SiO2、Fe2O3等杂质;溶液中的硅酸钠与偏铝酸钠反应,能生成硅铝酸盐沉淀,反应的化学方程式为2Na2SiO3+2NaAlO2+2H2O=Na2Al2Si2O8+4NaOH。-50-基础梳理考点突破回答下列问题:(1)写出溶解铝土矿时,其成分与NaOH溶液发生反应的离子方程式:。(2)滤渣A的主要成分为;硅酸盐沉淀写成氧化物的形式是。(3)在工艺流程第三步中,选用二氧化碳作酸化剂而不使用盐酸的原因是。(4)若该工厂用

24、mkg铝土矿共制得nkgAl(假设每步反应进行完全,忽略硅铝酸盐沉淀中铝的质量),则铝土矿中Al2O3的质量分数为。(5)若将铝用酸溶解,下列试剂中最好选用(填序号)。A.浓硫酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.浓硝酸-51-基础梳理考点突破-52-基础梳理考点突破-53-基础梳理考点突破-54-基础梳理考点突破 答案解析解析关闭 答案解析关闭-55-基础梳理考点突破8.(2016山东临沂期中)某矿物X由Al2O3、Fe2O3、Cu2O、SiO2中的一种或几种物质组成。现进行如图所示实验:(已知:Cu2O+2H+=Cu+Cu2+H2O)下列说法正确的是()A.步骤1中减少的固体一定是混合物B.根据上述步

25、骤可以判断矿物X中C.根据步骤2可以得出蓝色溶液中n(Cu2+)=0.02molD.根据步骤1、2可以判断出X中氧化铁的质量分数为50%答案解析解析关闭 答案解析关闭-56-基础梳理考点突破-57-基础梳理考点突破-58-基础梳理考点突破-59-1234561.下列离子方程式中,书写正确的是()B解析:A、D两项正确的离子方程式分别为2Al+6H+=2Al3+3H2;2Al+2OH-+2H2O=2+3H2。C项中AlCl3与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2而不是Al(OH)3。-60-1234562.易拉罐的主要成分为铝合金,其中以铝铁合金和镁铝合金最为常见。现取几小块易拉罐碎片进行下列实

26、验,其中实验方案与现象、结论正确的是()答案解析解析关闭铝、铁、镁都可与盐酸反应产生无色气体,不能得出含铝、铁、镁三种元素的结论,A项错误;铝、铁、镁三种金属中只有铝能与NaOH溶液反应产生无色气体,B项错误;氢氧化镁与氢氧化铝均为白色沉淀,C项错误;用盐酸溶解后亚铁离子在空气中易被氧化成Fe3+,加入KSCN溶液呈红色,D项正确。答案解析关闭D-61-1234563.(2017湖北重点高中协作体模拟)化合物Mg5Al3(OH)x(H2O)4可作环保型阻燃材料,受热时会发生如下分解反应(其中M是某种物质,a为化学计量数):2Mg5Al3(OH)x(H2O)427H2O+10M+aAl2O3。下

27、列说法正确的是()A.a=2B.x=18C.M的化学式为MgOD.该反应中Mg5Al3(OH)x(H2O)4既是氧化剂又是还原剂C解析:根据已知反应2Mg5Al3(OH)x(H2O)427H2O+10M+aAl2O3,由铝原子守恒可得a=3,由氢原子守恒可得x=19,由镁原子和氧原子守恒推出M的化学式为MgO,反应前后均无化合价变化,所以A、B、D错误,C正确。-62-1234564.(2016福建四地六校联考)用铝土矿(主要成分为Al2O3,含有Fe2O3杂质)为原料冶炼铝的工艺流程如下:下列叙述正确的是()A.试剂X可以是盐酸B.反应过滤后所得沉淀为氢氧化铁C.图中所示转化反应都不是氧化还

28、原反应D.操作中发生反应的化学方程式为NaAlO2+2H2O+CO2=Al(OH)3+NaHCO3 答案解析解析关闭A项,分离氧化铝和氧化铁,应用氢氧化钠溶液,不可能用盐酸,因为二者都可与盐酸反应,故A错误;B项,氧化铁与NaOH不反应,则反应过滤后所得沉淀为氧化铁,故B错误;C项,电解熔融Al2O3属于氧化还原反应,故C错误;D项,操作中向NaAlO2溶液中通入过量CO2的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3,故D正确。答案解析关闭D-63-1234565.(2016江苏化学,3)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()A.SO2具有氧化性,可用于漂白

29、纸浆B.NH4HCO3受热易分解,可用作氮肥C.Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂D.Al2O3熔点高,可用作耐高温材料D解析:A项,SO2具有漂白性,可以用于漂白纸浆,错误;B项,NH4HCO3中含有N元素,可用作氮肥,选项中内容无对应关系,错误;C项,Fe2(SO4)3溶于水后因Fe3+水解生成Fe(OH)3胶体,故可用于净水,错误;D项,Al2O3的熔点高,不易熔化,故可用作耐高温材料,正确。-64-1234566.(1)(2016课标全国乙,27节选)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、等形式存在,Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题:Cr3+与Al3+

30、的化学性质相似,在Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量,可观察到的现象是。(2)(2013课标全国,28节选)Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应的催化剂的主要成分之一。工业上从铝土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是(以化学方程式表示)。(3)(2013重庆理综,8节选)Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其化学方程式为。-65-123456答案:(1)蓝紫色溶液颜色变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液(2)Al2O3(铝土矿)+2NaOH=2NaAlO2+H2O,NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3+NaHCO3,2Al(OH)3Al2O3+3H2O(3)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O解析:(1)根据Cr3+与Al3+化学性质相似可知,Cr2(SO4)3溶液中加入NaOH溶液,先生成Cr(OH)3灰蓝色沉淀,继续滴加NaOH溶液,Cr(OH)3与NaOH反应生成,为绿色溶液。(2)利用Al2O3的两性,可选择不同的分离提纯方案。(3)Al2O3能与NaOH溶液反应。